重介質旋流器系統對煤泥性質的影響分析

張 凱

（華陽集團新景公司洗煤廠， 山西 陽泉 045000）

0 引言

選煤廠為對原煤進行再加工場所。近年來，隨著煤礦綜采工作面機械化開采程度的增加，對原煤的破壞較為嚴重，使得原煤在洗選過程中會產生高泥煤泥水，從而選煤廠對洗選設備對煤泥水的處理能力和效果提出了更高的要求。同時，煤泥水處理環節為選煤廠生產中的關鍵環節，其也是選煤廠設計的主要參考和依據[1]。本文將針對選煤廠煤泥水處理環節中不同重介質旋流系統對最終所得煤泥產品的影響展開研究，為今后選煤廠的設計和生產管理提供一定的借鑒。

1 旋流器概述

旋流器的工作原理為在離心力的作用下，將待分選物料密度的不同達到分選的效果。簡單的旋流器主要包括進料管、溢流管、柱段、錐段以及底流口等。本文主要對有壓兩產品重介質旋流器和無壓三產品重介質旋流的區別及其對處理后所得煤泥的性質進行對比。其中，確定有壓兩產品重介質旋流器的型號為MA1150；無壓三產品重介質旋流器的型號為GDMC1400-000AP。

1.1 MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器

MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器與一般旋流器的基本結構類似，主要包括入料頭、中間管以及底流口等。該型重介質旋流器的關鍵技術參數如表1所示。

表1 MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器關鍵技術參數

MA1150 型重介質旋流器可提升旋流器的處理能力，而且正方形的入料口徑形狀可很大程度上減少磁粉和礦粉的損失；其溢流口采用渦旋的方式，可降低其后期的維修成本，并便于生產作業人員觀察；同時，采用外接式的溢流口也可解決傳統重介質旋流器在溢流口物料堆積的問題[2]。此外，該型重介質旋流器極大地提升了分選精度，尤其是在分選粒度上有較大的突破。

1.2 GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器

無壓三產品重介質旋流器是將兩個有壓兩產品重介質旋流器通過串聯的方式進行連接而組成的設備。該型重介質旋流器的主要技術參數如表2 所示。

表2 GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器關鍵技術參數

GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器可實現高密度排矸操作，而且其排矸精度和處理能力得到顯著提高；此外，該型設備筒體以15°的錐角進行安裝，可實現快速的排矸，而且排矸過程中也減少對設備部件的磨損，間接的延長了設備的使用壽命。

2 試驗方案設計及結果分析

2.1 試驗方案設計

本文重點對上述兩種重介質旋流器在實際生產中對原煤進行分選操作后所得煤泥的性質進行對比。因此，分別在相關設備的選煤廠進行試驗。

1）原煤樣本的選擇：本次試驗所采用的原煤均是按照GB/T 477—2008 的相關標準進行采樣。從對原煤煤質分析可知，在MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器分選中所加入原煤的硬度大，其中塊矸的含量較大，而且原煤呈現比較容易破碎的性質；而對于GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器分選中所加入原煤煤質相對均勻，直徑粒度也分散比較均勻，總的來講其硬度較大呈現不容易破碎的性質[3-5]。

2）旋流器產品樣本選擇：針對兩種重介質旋流器的工作原理，有壓兩產品重介質旋流器在其脫介篩的管道上采集樣品，包括輕產物、中間產物和重產物；而無壓三產品重介質旋流器在其集料箱上采集樣品，包括輕產物和重產物。

結合實際生產，在兩個選煤廠中按照相關標準和規范分別開展原煤篩分、浮沉、原煤泥化的相關試驗；同時，還對重介質旋流器的產品進行測試。

2.2 試驗結果分析

在試驗過程中對相關試驗數據進行實時采集，尤其是對生產參數和最終煤泥的性質進行對比。兩類重介質旋流器在實際分選過程中的關鍵生產參數如表3 所示。

表3 重介質旋流器生產參數

結合表3 中兩類重介質旋流器的生產參數和對采樣分析，總結得出兩種重介質旋流器對煤泥性質的影響，主要從原煤的泥化特性和次生煤泥性質兩個方面進行分析，具體總結如下：

結合所實時生產中所采集的數據，得出重介質對應的泥化特性曲線如圖1、圖2 所示。

圖1 MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器泥化特性曲線

圖2 GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器泥化特性曲線

如圖1 所示，原煤在遇水后20 s 內快速泥化并形成煤泥，在20～60 s 內僅產生少量的煤泥。而且，在快速泥化階段20 s 所泥化的比例為6.47%。

如圖2 所示，原煤在遇水20 s 后快速泥化并形成煤泥，在20～40 s 的時間內僅形成少量的煤泥；而后在40～60 s 內形成較多的煤泥。

兩種重介質旋流器對應最終原煤煤泥及其次生煤泥量的對比如表4 所示。

表4 重介質旋流器對原煤煤泥量和次生煤泥量的對比

同時，隨著時間的推移，GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器對應最終-0.5 mm 的比例最大可達96.87%，也就是說該型重介質旋流器原煤泥化嚴重；但是，MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器對應最終-0.5 mm 的比例僅為18.19%。

對于次生煤泥而言，MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器所產生的次生煤泥量僅為0.95%，而GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器所產生的次生煤泥量為5.24%。

綜上，MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器對煤泥性質的影響較GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器小。

3 結論

選煤廠為對原煤進行分選的關鍵場所，而對其中煤泥水處理為選煤廠的關鍵生產環節。實踐表明，重介質旋流器對選煤廠所產生煤泥的性質有一定程度的影響。本文重點對MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器和GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器對煤泥性質開展試驗研究，總結如下：

1）GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器對應最終-0.5 mm 的比例最大可達96.87%，MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器對應最終-0.5 mm 的比例僅為18.19%。

2）MA1150 型有壓兩產品重介質旋流器所產生的次生煤泥量僅為0.95%，而GDMC1400-000AP 型無壓三產品重介質旋流器所產生的次生煤泥量為5.24%。